دانشمندان چینی موفق به توسعه یک نمونه اولیه از موشک هایپرسونیک با قابلیت تغییر شکل یا به‌اصطلاح «مورفینگ» شده‌اند که می‌تواند با سرعتی بیش از ۵ ماخ (حدود ۶,۱۷۴ کیلومتر بر ساعت) پرواز کند. بر اساس گزارش‌ها، این فناوری جدید قادر است در حین پرواز، شکل خود را تغییر دهد.

قابلیت‌ تغییرشکل شامل بال‌هایی جمع‌شونده است که می‌توانند تا شوند و بدنه‌ی موشک را باریک‌تر و آیرودینامیک‌تر کنند. این ویژگی باعث کاهش نیروی مقاومت هوا می‌شود و به موشک هایپرسونیک امکان می‌دهد با سرعت بسیار بالا پرواز کند.

زمانی که بال‌ها باز می‌شوند، نیروی لیفت و قابلیت مانور افزایش می‌یابد و موشک می‌تواند چرخش یا گلاید بهتری انجام دهد. به گفته‌ی متخصصان، این انعطاف‌پذیری در حوزه‌ی پروازهای هایپرسونیک به‌منزله‌ی «جام مقدس» فناوری به شمار می‌رود، زیرا بیشتر موشک‌های هایپرسونیک ناچارند بین دو حالت سرعت بالا یا کنترل بهتر یکی را انتخاب کنند.

این موشک جدید توسط تیمی به سرپرستی پروفسور وانگ پنگ در دانشگاه ملی فناوری دفاعی چین ساخته شده است که از مراکز مهم تحقیقاتی تحت نظارت ارتش چین محسوب می‌شود. مقاله‌ی مربوط به این پژوهش در نشریه‌ی علمی Acta Aeronautica et Astronautica Sinica، معتبرترین مجله‌ی هوافضای چین، منتشر شده است. پژوهشگران تنها به نظریه بسنده نکرده‌اند، بلکه آزمایش‌هایی در پلتفرم شبیه‌سازی سخت‌افزار در حلقه (HIL) نیز انجام داده‌اند.

در این آزمایش‌ها، سیستم کنترل پرواز یا همان «مغز» موشک به سخت‌افزار واقعی و حسگرهایی متصل است که در شبیه‌سازی شرایط پروازی به کار می‌روند. این امر نشان می‌دهد که سیستم کنترل، به‌صورت هم‌زمان و واقعی با اجزای فیزیکی کار می‌کند و صرفاً محدود به مدل‌های رایانه‌ای نیست.

این فناوری جدید می‌تواند تأثیرات قابل‌توجهی در زمینه‌ی نظامی داشته باشد. چین پیش‌تر موشک کروز هایپرسونیک CJ-1000 را معرفی کرده بود که ادعا می‌شود قادر است اهداف متحرک، حتی هواپیماها یا کشتی‌ها، را از فاصله‌ی چند هزار کیلومتری هدف قرار دهد. این در حالی است که کارشناسان پیش‌تر چنین قابلیتی را غیرممکن می‌دانستند، زیرا پرواز هایپرسونیک معمولاً چابکی را فدای سرعت می‌کند. اما در تئوری، مفهوم جدید بال‌های تغییرشکل‌دهنده می‌تواند امکانات تازه‌ای را برای چین در حوزه‌ی فناوری هایپرسونیک فراهم آورد.

در حالت بال‌های جمع‌شده، موشک می‌تواند با سرعت بسیار بالا به منطقه‌ی هدف برسد. سپس، با باز کردن جزئی بال‌ها، توانایی تغییر مسیر، شیرجه یا مانور را پیدا می‌کند و رهگیری یا پیش‌بینی مسیر آن را برای سامانه‌های دفاعی دشمن بسیار دشوار می‌سازد.

اگر ادعاهای مربوط به این موشک هایپرسونیک صحت داشته باشد، این فناوری می‌تواند برتری چشمگیری برای چین در نفوذ به سامانه‌های دفاعی یا هدف‌گیری اهداف متحرک و باارزش مانند ناوهای هواپیمابر یا جنگنده‌های رادارگریز فراهم کند.

با این حال، این فناوری بدون چالش نیست. پرواز با سرعتی بیش از ۵ ماخ به معنی تجربه‌ی دمای بالاتر از ۲,۰۰۰ درجه سانتی‌گراد است؛ دمایی که می‌تواند فلزات را نرم کرده و حتی هوای اطراف موشک را یونیزه کند. علاوه بر این، نیروهای آیرودینامیکی عظیمی بر سازه وارد می‌شود، به طوری که هر جزء متحرک می‌تواند به نقطه‌ای بحرانی برای شکست تبدیل گردد. بال‌های متحرک نیز پیچیدگی بیشتری به این معادله اضافه می‌کنند.

هر تغییر در شکل بال‌ها، الگوی جریان هوا و نیروهای آیرودینامیکی را دگرگون می‌سازد و در نتیجه کنترل پرواز را تحت‌تأثیر قرار می‌دهد. علاوه بر چالش‌های مکانیکی، رایانه‌ی پرواز باید در هر لحظه، نیروی لیفت، درگ و پایداری را محاسبه کند. تیم پژوهشی توضیح می‌دهد که این امر مستلزم عملکرد دقیق و بدون تأخیر عملگرها (موتورهای محرک بال) است، زیرا هرگونه لرزش یا تأخیر می‌تواند موجب ناپایداری شود.

در عین حال، رایانه‌های موجود در موشک‌ها معمولا کوچک، مقاوم و با توان پردازشی محدود هستند و نمی‌توانند نقش ابررایانه‌ها را ایفا کنند. بنابراین، الگوریتم کنترلی باید به‌حدی کارآمد باشد که بدون نیاز به توان محاسباتی زیاد، تصمیمات سریع و پایدار بگیرد. تیم وانگ ادعا می‌کند که با استفاده از الگوریتمی جدید متشکل از چند نوآوری این مشکل را حل کرده است.

اولین نوآوری، مدل‌سازی سیستم مرتبه‌‌ی بالا است؛ یعنی نمایش ریاضی بسیار دقیق از رفتار تمام بخش‌های موشک. دوم، استفاده از روش Prescribed Performance Control است که مقادیر هدف مشخصی مانند خطای مجاز و زمان پاسخ را از پیش تعیین می‌کند. سوم، بهره‌گیری از فناوری Super-Twisting Sliding-Mode Control است که می‌تواند در برابر عدم‌قطعیت‌ها و نویز مقاوم باشد و از لرزش‌های مخرب عملگرها جلوگیری کند.

کاربرد این فناوری محدود به حوزه‌ی نظامی نیست. این روش می‌تواند در صنایع غیرنظامی مانند پروازهای تجاری یا حمل‌ونقل سریع بار نیز تحول ایجاد کند. برای مثال، زمان پروازهای بین‌قاره‌ای تجاری که امروزه ۱۰ تا ۱۲ ساعت طول می‌کشد، می‌تواند به ۱ تا ۲ ساعت کاهش یابد. همچنین، این فناوری می‌تواند مسیر تازه‌ای برای حمل‌ونقل سریع کالا میان قاره‌ها بگشاید.

در صورت صحت این گزارش‌، دستاورد دانشمندان چینی یکی از بزرگ‌ترین جهش‌ها در فناوری هایپرسونیک محسوب می‌شود و نشانه‌ای از پیشروی چین به قلمرویی است که حتی کشورهای پیشرفته نیز هنوز به‌طور کامل بر آن مسلط نشده‌اند.

چین آزمایش‌های قطار CR450 را آغاز کرده است که از آن با عنوان سریع‌ترین قطار جهان یاد می‌شود.

این قطار در جریان آزمایش‌ها در مسیر ریلی پرسرعت شانگهای – چونگ‌کینگ – چنگدو به سرعت ۴۵۰ کیلومتر بر ساعت دست یافت. این رکورد امروز اعلام شد.

نمونه اولیه CR450 در نوامبر سال گذشته رونمایی شد؛ قطاری که برای رسیدن به سرعت ۴۰۰ کیلومتر بر ساعت طراحی شده بود و از آن زمان تاکنون تحت آزمایش‌های مداوم در تمامی شاخص‌ها قرار داشت.

اکنون این قطار وارد مرحله نهایی آزمایش‌های خود شده و باید پیش از آغاز خدمات تجاری، مسافتی برابر ۶۰۰,۰۰۰ کیلومتر را طی کند.

با این دستاورد جدید، CR450 توانسته رکورد سریع‌ترین قطار فعلی چین، یعنی CR400 Fuxing با سرعت ۳۵۰ کیلومتر بر ساعت را بشکند.

این پروژه در سال ۲۰۲۱ توسط گروه راه‌آهن دولتی چین آغاز شد و قرار است پس از پایان مرحله ارزیابی، در سال ۲۰۲۶ وارد بهره‌برداری شود. تولید این قطار توسط زیرمجموعه‌های شرکت دولتی China Railway Rolling Stock Corporation (CRRC) انجام شده است.

قطار CR450 با بهبودهای ساختاری قابل توجهی همراه بوده است. دماغه قطار از ۱۲.۵ متر در قطارهای فعلی با سرعت ۳۵۰ کیلومتر بر ساعت، به ۱۵ متر افزایش یافته که باعث کاهش نیروی درگ می‌شود.

این قطار دارای بوژی‌های کاملاً پوشیده و پوشش‌های آیرودینامیک زیر واگن‌ها بوده و طراحی آن از خودروهای فوق‌سریع الهام گرفته شده است. این نوآوری‌ها باعث شده‌اند مقاومت کلی قطار تا ۲۲ درصد کاهش یابد.

ارتفاع CR450 نیز ۲۰ سانتی‌متر کمتر شده و وزن آن ۵۵ تن کاهش یافته است. مهندسان پروژه کاهش درگ را به عنوان اولویت اصلی در نظر گرفته‌اند و این موضوع موجب شتاب‌گیری چشمگیر قطار شده است. در طول پنج سال تحقیق و آزمایش، بهبودها با دقتی در حد ۰.۱ درصد اندازه‌گیری و اعمال شده‌اند.

این قطار می‌تواند ظرف ۴ دقیقه و ۴۰ ثانیه از حالت سکون به سرعت ۳۵۰ کیلومتر بر ساعت برسد؛ در حالی که قطارهای Fuxing EMU برای رسیدن به همین سرعت به ۶ دقیقه و ۲۰ ثانیه زمان نیاز دارند.

در قطارهای EMU (Electric Multiple Unit)، هر واگن نیروی محرکه مستقل دارد و نیازی به لوکوموتیو جداگانه نیست. تلویزیون ملی چین (CCTV) این آزمایش را نشانه‌ای از جهش فناورانه بزرگ این کشور دانست و اعلام کرد:

آزمایش اخیر آخرین گام پیش از ورود CR450 به مرحله بهره‌برداری تجاری بوده و نقطه‌عطفی به شمار می‌رود که نشان می‌دهد توان فناوری راه‌آهن پرسرعت چین از “ساخت چین” به “آفرینش چین” ارتقا یافته است.